ثلاثة أشياء يجب معرفتها حول طفرة في مجال الطاقة المستدامة

لطالما قدمت حلول توليد الطاقة المستدامة، مثل طاقة الرياح والطاقة الشمسية والطاقة الكهرومائية، بدائل جذابة للوقود الأحفوري، هناك العديد من العوامل، بما في ذلك الطبيعة المتقطعة لهذه المصادر واعتمادها على ظروف جغرافية محددة، أعاقت اعتمادها وفعاليتها على نطاق واسع.

في الآونة الأخيرة، فقد أبلغ باحثون من جامعة ماساتشوستس عن اختراق حديث حيث تمكن الفريق، ولأول مرة، من تسخير أحد أكثر الموارد المتجددة وفرة، وهو الهواء.

التقت بن توداي مع جيمس بيكول من كلية الهندسة والعلوم التطبيقية لمناقشة آليات وآثار هذه التكنولوجيا الجديدة الواعدة.

ما الذي طوره هؤلاء الباحثون؟

لقد ابتكروا جهازًا يمكنه تجميع الطاقة الكهربائية من رطوبة الهواء، والشيء الرائع بشكل خاص هو أنه يمكنهم استخدام العديد من المواد للقيام بذلك، بشرط أن يكون لديهم الكثير من الثقوب التي يقل قطرها عن 100 نانومتر، والتي تسمى المسامات النانوية.

اعتمادًا على المواد المستخدمة ، ستحصل على نتائج متنوعة من حيث الكفاءة ومخرجات الطاقة ، ولكن هذا واعد ، والتوافر الواسع للمواد لديه القدرة على خفض تكاليف هذه الأجهزة وتجنب المواد الغريبة المطلوبة في الكثير حصادات أخرى.

التحذير هو أن هذه الأجهزة تولد تيارات منخفضة جدًا، كما هو الحال في nanoamps ، مما يعني أن خرج الطاقة محدود في الوقت الحالي.

كيف يعمل هذا؟

بفضل روابط الهيدروجين والأكسجين، تكون جزيئات الماء قطبية تمامًا، مما يعني أن جانبًا واحدًا من الجزئ مشحون إيجابياً والجانب الآخر مشحون سالبًا.

يحدث هذا لأن ذرة الأكسجين تجذب الإلكترونات بقوة، مما يجعلها أكثر سلبية من ذرات الهيدروجين ، لذا ، فإن جانب الأكسجين في جزيء الماء يكون أكثر سلبية، والجانب الذي يحتوي على ذرات الهيدروجين يكون أكثر إيجابية.

في هذا الجهاز ، تقوم المسام النانوية بفرض تدرج رطوبة في المادة بحيث يتواجد المزيد من جزيئات الماء في الجزء العلوي من الجهاز ، والتي تتعرض للهواء، ثم الجزء السفلي من الجهاز.

تقترح هذه الورقة أن جزيئات الماء تفرض صافي شحنة سالبة على المادة النانوية بسبب الطريقة التي تتفاعل بها جزيئات الماء مع السطح.

نظرًا لتفاعل المزيد من جزيئات الماء مع الجزء العلوي من الجهاز ، فإن الجزء العلوي يولد شحنة سالبة أكثر مما يخلق فرقًا في الجهد مع الجزء السفلي من الجهاز، والذي يحتوي على عدد أقل من جزيئات الماء.

يمكن أن يؤدي عدم توازن الشحن هذا إلى توليد تيار من الإلكترونات لتحقيق التوازن ، وهو ما يمد الجهاز بالطاقة وكيف نحصل على الكهرباء من البطاريات.

ماذا يمكن أن تكون الآثار المترتبة على النتائج التي توصلوا إليها؟

أي أفكار جديدة لديها القدرة على توفير طاقة نظيفة ستكون مثيرة. من وجهة نظري، هذه هي ورقتهم الثانية التي توضح أنه يمكن توليد الكهرباء من الهواء، وبما أن التفاصيل ليست مفهومة جيدًا، فهناك الكثير من الفرص الجديدة لفهم سبب نجاح هذا الأمر وصنع أجهزة تعمل بشكل أفضل وربما جيدة بما يكفي لتشغيلها. أجهزة حقيقية.

يزعمون أن هذا يمكن أن يعمل بشكل أكثر اتساقًا من أي مصدر آخر للطاقة المتجددة، مشيرين إلى أنه سيحصد على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، لكن الرطوبة تتغير دائمًا، لذا فإن جودة الطاقة التي تنتجها ستختلف في ترددات مماثلة لمصادر الطاقة المتجددة الأخرى، بعد دورة الليل والنهار، على سبيل المثال.

هذا يعني أنك ما زلت بحاجة إلى بطاريات أو مكثفات لتخزين الطاقة ، لذا فهي متوفرة عندما نحتاج إليها.

في كلتا الحالتين، من المثير للإعجاب أنهم وجدوا طريقة للحصول على توليد مستمر للطاقة في شيء منتشر مثل الهواء، هذه أيضًا آلية جديدة مثيرة للاهتمام حقًا، أنا متحمس لمعرفة المزيد عن العلم، وحدوده الحقيقية، ومدى إمكانية توسيع نطاقه وكذلك الاحتمالات الجديدة التي سيفتحها هذا للباحثين الآخرين في هذا المجال.

واحدة من أكبر المشاكل التي نواجهها اليوم هي توفير الطاقة النظيفة للمنازل والمواصلات، بشكل موثوق ، لذا فإن أي تقنية تتقدم في هذا الهدف أو تقدم أفكارًا جديدة أرحب بها.